JP4608966B2 - Method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing how the light-emitting device.
発光素子に半導体素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子である発光素子は球切れ等の心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)等の半導体発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。 A light-emitting device using a semiconductor element as a light-emitting element emits light with a small color, high power efficiency, and vivid colors. In addition, a light emitting element which is a semiconductor element does not have a concern about a broken ball. Further, it has excellent initial driving characteristics and is strong against vibration and repeated on / off lighting. Because of such excellent characteristics, light-emitting devices using semiconductor light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) are used as various light sources.
特に、GaN系化合物半導体を利用した高輝度の青色発光のLEDが開発され、その輝度性を活用して白色発光の発光装置が実現されている。この白色発光の発光装置は、青色に発光する発光素子の周りを黄緑色に発光する蛍光物質を含む樹脂で被覆して、白色光を得るというものである。 In particular, a high-luminance blue light-emitting LED using a GaN-based compound semiconductor has been developed, and a white light-emitting device has been realized by utilizing the luminance. In this white light emitting device, a light emitting element that emits blue light is covered with a resin containing a fluorescent material that emits yellow green light to obtain white light.
この様な発光装置を製造する手段として、発光素子を波長変換部材で被覆する必要がある。発光素子への波長変換部材の被膜の形成方法として、ポッティング手段やスクリーン印刷手段を用いたものがある(例えば特許文献1参照)。図11は、ポッティング手段を用いた従来の被膜形成方法を示す模式的工程断面図であり、また図12は、スクリーン印刷を用いた従来の被膜形成方法を示す模式的工程断面図である。これらについて以下説明する。 As a means for manufacturing such a light emitting device, it is necessary to coat the light emitting element with a wavelength conversion member. As a method for forming a film of a wavelength conversion member on a light emitting element, there is a method using a potting means or a screen printing means (see, for example, Patent Document 1). FIG. 11 is a schematic process cross-sectional view showing a conventional film forming method using potting means, and FIG. 12 is a schematic process cross-sectional view showing a conventional film forming method using screen printing. These will be described below.
図11に示すポッティング手段を用いた発光装置300は、所定の形状のキャビティ311内に、フリップチップ型の発光素子310をフェイスダウン実装している。発光素子310の上面及び側面は、蛍光物質316を含む被膜312で被覆されている。発光素子310はリード電極315と電気的に接続されている。このリード電極315はキャビティ311と一体成型されている。この発光装置300は、あらかじめ発光素子310をリード電極315上にフェイスダウン実装させている。この発光素子310の上面に、樹脂313を細管314から投入させる。この突出された樹脂313が、発光素子310の上面及び側面をほぼ完全に被覆したら投入を止め、樹脂313を硬化させる。このようにして発光素子310の上面及び側面に被膜312を形成する。
A light-
一方、図12(a)、(b)に示すスクリーン印刷を用いた発光装置400は、基板411の上面にフリップチップ型の発光素子410をフェイスダウン実装している。この発光素子410の上面及び側面は、蛍光物質417を含む被膜412で被覆されている。発光素子410は、基板411に設けられたリード電極415と電気的に接続されている。この発光装置400は、図12(a)に示すように所定の形状を持つメタルマスク416を設け、ヘラ414で樹脂413を延ばしていき、発光素子410の上面に被膜412を形成する。被膜412を形成した後、図12(b)に示すようにメタルマスク416を取り外し、発光素子410の上面及び側面に被膜412を形成する。
しかしながら、上記のようなポッティング手段を用いた発光装置の製造方法においては、フェイスダウン実装した発光素子310とキャビティ311との隙間部分に樹脂313が入り込まず空隙が生じるという問題がある。隙間が生じた状態で樹脂313が硬化するため、発光素子310とキャビティ311との隙間部分に空隙が残存した発光装置300となる。この発光装置300を駆動すると、駆動に伴い発光素子310が発熱し、この熱が空隙に伝達して熱膨張を引き起こし、発光装置300の破損に繋がるおそれがある。また、空隙があるため発光素子310で発生した熱の伝達が悪くなり、発光素子310の放熱が充分に行われないという問題も生じる。さらに、樹脂313に含まれる蛍光物質316の沈降、分散を制御しにくいという問題もある。
However, in the manufacturing method of the light emitting device using the above potting means, there is a problem that the
一方、スクリーン印刷手段を用いた発光装置400の製造方法においても、フェイスダウン実装した発光素子410と基板411との隙間部分にスクリーン印刷する樹脂413が入り込まないため、空隙が生じる。この空隙を埋めるためには、空隙を埋める作業工程が必要となり、製造時間が長くなるという問題がある。
On the other hand, also in the method for manufacturing the
さらにポッティングやスクリーン印刷を用いた発光装置の製造方法では、ポッティングや印刷のムラによって発光素子の周りに均等な厚さの樹脂層を形成することができず、その結果出力光にも色ムラが生じ、良好な出力光を得ることができないという問題もあった。 Furthermore, in a method for manufacturing a light emitting device using potting or screen printing, a resin layer having a uniform thickness cannot be formed around the light emitting element due to uneven potting or printing, and as a result, the output light also has uneven color. There was also a problem that good output light could not be obtained.
本出願人は先に、被覆部材と台座とで被覆された空間内を減圧して、発光素子とリード電極とを電気的に接続している部分以外の隙間部分へ樹脂を浸入させる方法を開発した(特願2004−076687号)。この方法によれば、従来樹脂を充填することが困難であった発光素子と台座との間の隙間に樹脂を充填し、この部分から空気を排除して発光装置の品質及び信頼性を高めることができる。ただ、この方法では被覆部材と台座とで被覆された空間内を減圧して隙間部分へ樹脂を浸入させるステップを要するため、減圧のための設備および工程が必須となって、製造工数が増し手間がかかりコストもかかるという問題があった。このため、より簡易な方法で、かつ正確に膜厚を制御可能な発光装置の製造方法が求められていた。 The present applicant first developed a method for reducing the pressure in the space covered with the covering member and the pedestal and allowing the resin to enter the gap portion other than the portion where the light emitting element and the lead electrode are electrically connected. (Japanese Patent Application No. 2004-076687). According to this method, the resin is filled in the gap between the light emitting element and the pedestal, which has conventionally been difficult to fill with resin, and air is removed from this portion to improve the quality and reliability of the light emitting device. Can do. However, this method requires a step of reducing the pressure in the space covered with the covering member and the pedestal and allowing the resin to enter the gap, so that equipment and processes for pressure reduction are essential, which increases the number of manufacturing steps and labor. There was a problem that it was expensive and costly. For this reason, there has been a demand for a method for manufacturing a light-emitting device that can control the film thickness with a simpler method and accurately.
本発明は、さらにこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、発光素子の周囲に空気層が形成されないよう、かつ均一に蛍光物質を含有した樹脂を被膜して配向特性を高めた発光装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to further solve such problems. The main purpose of the present invention is to provide a manufacturing how the light-emitting device an air layer from being formed, and uniformly enhanced orientation characteristics resin was then coated contains a fluorescent material around the light emitting element .
以上の目的を達成するために本発明の発光装置の製造方法は、発光素子と、その発光素子からの発光の一部を異なる波長に変換する蛍光物質とを備える発光装置の製造方法である。この方法は、リード電極を有する台座上に発光素子を実装して、リード電極と発光素子とを電気的に接続するステップと、蛍光物質を含有する熱硬化性樹脂からなる硬化性組成物を発光素子の上面から周囲にかけて供給するステップと、供給された硬化性組成物上に熱可塑性樹脂からなる成形型を被せ、その成形型の荷重により発光素子を硬化性組成物で均一に被覆させるステップと、成形型を構成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱するステップと、加熱により変形した成形型を発光素子から除去するステップとを有する。これにより、熱可塑性樹脂で構成された成形型で熱硬化性樹脂等の硬化性組成物を保型して、加熱により硬化性組成物を硬化させる一方で成形型を溶融させ、発光素子の周囲に均一な硬化性組成物を形成することができる。特に型成形による方法であれば成形型の精度を高めることができ、従来困難であった硬化性組成物の膜厚のより正確な制御が可能となる。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a light-emitting device including a light-emitting element and a fluorescent material that converts a part of light emitted from the light-emitting element to a different wavelength. In this method, a light emitting element is mounted on a pedestal having a lead electrode, the lead electrode and the light emitting element are electrically connected, and a curable composition made of a thermosetting resin containing a fluorescent material is emitted. Supplying from the upper surface of the element to the periphery, covering the supplied curable composition with a mold made of a thermoplastic resin, and uniformly coating the light emitting element with the curable composition by the load of the mold; And heating at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin constituting the mold, and removing the mold deformed by heating from the light emitting element. Thus, a curable composition such as a thermosetting resin is retained in a molding die composed of a thermoplastic resin, and the curable composition is cured by heating while the molding die is melted, and the periphery of the light emitting element. A uniform curable composition can be formed. In particular, if the method is based on molding, the accuracy of the molding die can be increased, and the film thickness of the curable composition, which has been difficult in the past, can be controlled more accurately.
また、本発明の他の発光装置の製造方法は、加熱するステップが、硬化性組成物を硬化させる第1の温度で加熱するステップと、その後成形型を溶融させる第2の温度で加熱されるステップの二段階で行われる。これにより、硬化性組成物の硬化と、成形型の溶融とを各々に適した温度で確実に実行でき、発光素子の周囲に硬化性組成物をより精密に被覆することができる。 In another method of manufacturing a light-emitting device of the present invention, the heating step is heated at a first temperature for curing the curable composition and then at a second temperature for melting the mold. Performed in two steps. Thereby, hardening of a curable composition and melting of a shaping | molding die can be performed reliably at the temperature suitable for each, and a curable composition can be coat | covered more precisely around a light emitting element.
さらに、本発明の他の発光装置の製造方法は、硬化性組成物が、発光素子と台座との間でリード電極が接続される間隙部分に含浸する粘度に調整されている。これにより、発光素子と台座との間に確実に硬化性組成物を充填して空気層の生成を排除し、この界面における熱膨張による破損を防止し、かつ熱伝導を向上させ放熱性を改善できる。 Furthermore, in another method for producing a light-emitting device of the present invention, the curable composition is adjusted to have a viscosity that impregnates a gap portion where the lead electrode is connected between the light-emitting element and the pedestal. This ensures that the curable composition is filled between the light-emitting element and the pedestal to eliminate the formation of an air layer, prevent breakage due to thermal expansion at this interface, improve heat conduction, and improve heat dissipation. it can.
さらにまた、本発明の他の発光装置の製造方法は、成形型の、発光素子と対向する成形面を、硬化性組成物の成形厚さ分に相当する凹状に成形している。これにより、発光素子の周囲に供給された硬化性組成物を成形型で保持した状態に成形でき、硬化性組成物を所定の厚さに均一に形成できる。 Furthermore, in another method for producing a light-emitting device of the present invention, the molding surface of the molding die facing the light-emitting element is molded into a concave shape corresponding to the molding thickness of the curable composition. Thereby, the curable composition supplied to the periphery of the light emitting element can be molded in a state of being held by the mold, and the curable composition can be uniformly formed to a predetermined thickness.
さらにまた、本発明の他の発光装置の製造方法は、成形型の、発光素子と対向する成形面を曲面状に成形している。これにより、従来のスキージ等による樹脂の塗布では不可能であった曲面成形が可能となり、発光素子の周囲で硬化性組成物をレンズ状に成形して光の取り出し効率を高めることができる。 Furthermore, in another method for manufacturing a light emitting device of the present invention, a molding surface of the molding die facing the light emitting element is molded into a curved shape. As a result, it becomes possible to form a curved surface, which is impossible with conventional resin application using a squeegee or the like, and it is possible to increase the light extraction efficiency by forming the curable composition into a lens shape around the light emitting element.
さらにまた、本発明の他の発光装置の製造方法は、成形型を構成する熱可塑性樹脂が、硬化性組成物と離型性を有する樹脂である。これにより、成形型を除去する際に硬化性組成物を剥離するおそれを低減し、発光装置の歩留まり及び信頼性を高めることができる。 Furthermore, in another method for producing a light-emitting device of the present invention, the thermoplastic resin constituting the mold is a resin having releasability from the curable composition. Thereby, when removing a shaping | molding die, a possibility that a curable composition may peel can be reduced and the yield and reliability of a light-emitting device can be improved.
さらにまた、本発明の他の発光装置の製造方法は、成形型を構成する熱可塑性樹脂がアクリルもしくはメタクリル酸系の樹脂である。 Furthermore, in another method for manufacturing a light emitting device of the present invention, the thermoplastic resin constituting the mold is an acrylic or methacrylic acid resin.
さらにまた、本発明の他の発光装置の製造方法は、硬化性組成物が、シリコーン樹脂である。 Furthermore, in another method for producing a light-emitting device of the present invention, the curable composition is a silicone resin.
本発明の発光装置の製造方法によれば、発光素子と台座との間に確実に樹脂等の硬化性組成物や波長変換部材を充填して空気を排除し、空隙の発生を阻止して高品質の発光素子を得ることができる。それは、本発明の発光装置の製造方法が、熱可塑性樹脂で構成された成形型を使用して硬化性組成物や波長変換部材を保持しているからである。成形型と発光素子の間に硬化性組成物や波長変換部材を保持させる構成とすれば、粘度の低い樹脂等を使用できるため、気泡の発生を抑止できると共に、発光素子と台座の隙間にも確実に樹脂等を浸入させることができる。加えて、型成形による場合は成形型の精度を上げることが容易であるため、樹脂等の膜厚を正確に制御でき、その結果発光素子の周囲に均一な膜厚の硬化性組成物や波長変換部材を被覆し、極めて精度の高い高品質な発光装置を得ることができる。さらに気泡の排除によって接着性、熱伝導性が改善され、素子の寿命向上をも図ることができる。このように、本発明によれば熱可塑性樹脂の成形型で熱硬化性樹脂の硬化性組成物や波長変換部材を成形するという簡単な構成によって極めて高品質の発光素子を安価に得ることができるという優れた特長を得られる。 According to the manufacturing how the light-emitting device of the present invention, can be reliably filled with the curable composition and the wavelength converting member such as resin between the light emitting element and the base exclusion of air, and prevents the occurrence of voids A high-quality light-emitting element can be obtained. This is because producing how the light-emitting apparatus of the present invention, using a mold made of a thermoplastic resin retains a curable composition and the wavelength conversion member. If the curable composition or the wavelength conversion member is held between the mold and the light emitting element, a resin having a low viscosity can be used, so that the generation of bubbles can be suppressed and the gap between the light emitting element and the pedestal is also suppressed. Resin etc. can be surely infiltrated. In addition, since it is easy to increase the accuracy of the mold when molding, the thickness of the resin or the like can be accurately controlled. As a result, a curable composition or wavelength having a uniform thickness around the light emitting element. By covering the conversion member, a high-quality light emitting device with extremely high accuracy can be obtained. Further, by eliminating bubbles, the adhesiveness and thermal conductivity are improved, and the lifetime of the element can be improved. As described above, according to the present invention, an extremely high-quality light-emitting element can be obtained at a low cost by a simple configuration in which a thermosetting resin curable composition or a wavelength conversion member is molded with a thermoplastic resin mold. The excellent feature that can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置の製造方法を例示するものであって、本発明は発光装置の製造方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
(発光装置)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below are intended to illustrate the preparation how the light emitting device for embodying the technical idea of the present invention, the present invention is specific to the following manufacturing how the light emitting device do not do. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely described. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
(Light emitting device)
図1に、一実施の形態に係る発光装置100の概略断面図を示す。この図に示す発光装置100は、リード電極102を有する台座101の上面に実装された発光素子110と、発光素子の周囲を被覆する蛍光含有樹脂120と、蛍光含有樹脂120中に含有される蛍光物質140を備える。発光素子110はフリップチップ型であり、台座101と接続する面に電極113を有している。台座101は所定の導電パターンを有するリード電極102を有している。リード電極102の一端は、外部電極と電気的に接続するように配置されており、リード電極102の他端は発光素子110の電極113と電気的に接続するように配置されている。発光素子110の電極113とリード電極102とは、バンプ等を介して電気的に接続されている。また発光素子110の周囲に蛍光物質140を配置するよう、蛍光物質140を含有した蛍光含有樹脂120で発光素子110の周囲を被覆している。蛍光含有樹脂120は、発光素子110の周囲にほぼ均一に形成され、また発光素子110と台座101との隙間においても、これらの接続部分以外の部位に充填される。この蛍光含有樹脂120は、台座101等を介して発光素子110で発生した熱を外部に放出する役割を有している。以下、各部材について詳細に説明する。
(発光素子110)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
(Light emitting element 110)
図2〜図3に、本発明の一実施の形態に係る発光素子を示す。図2は、発光素子の平面図、図3は、図2のIII−III’線における断面図をそれぞれ示す。発光素子110は、GaN系又はAlGaN系、InGaN系、InAlGaN系、BN、SiC等の材料を有し、紫外線領域から可視光領域までの光を発することができる。特に350nm〜550nm近傍に発光ピーク波長を有する発光素子を使用し、蛍光物質140を効率よく励起可能な発光波長を有する光を発光できる発光層を有することが好ましい。ここでは発光素子110として窒化物半導体発光素子を例にとって説明するが、これに限定されるものではない。本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子は、図3に示すようにサファイア基板111上にそれぞれ窒化物半導体からなるn型層、活性層及びp型層の順に積層されてなる半導体層112を有しており、n側電極は、互いに分離されてライン状に露出されたn型半導体に対して形成され、p側電極は、pオーミック電極とそのpオーミック電極の上に形成された複数のpパッド電極により構成されている。
2 to 3 show a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 2 is a plan view of the light-emitting element, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. The
詳細に説明すると、窒化物半導体発光素子では、n型層、活性層及びp型層からなる積層体において、図2(a)に示すようにp型層及び活性層の一部がライン状に除去されることにより複数の溝が形成されて、n型半導体層114がライン状に露出される。さらに、図2(b)に示すように露出されたn型半導体層114上にそれぞれnパッド電極115が形成される。一方p側電極は、p型半導体層116のほぼ全面に形成された透光性を有するpオーミック電極と、そのpオーミック電極の上に形成された複数のpパッド電極117とによって構成される。
More specifically, in the nitride semiconductor light emitting device, in the stacked body including the n-type layer, the active layer, and the p-type layer, as shown in FIG. 2A, a part of the p-type layer and the active layer are formed in a line shape. By removing the plurality of grooves, the n-
上述した電極構成を有する窒化物半導体発光素子は、以下のような理由により、発光領域全体に電流が注入されるようにして発光効率を向上させるとともに、比較的大面積(例えば、1000μm×1000μm)の窒化物半導体発光素子においても、発光面全体に亙って均一な発光が可能になるようにしている。 The nitride semiconductor light emitting device having the above-described electrode configuration improves the light emission efficiency by injecting a current into the entire light emitting region for the following reasons, and has a relatively large area (for example, 1000 μm × 1000 μm). Also in the nitride semiconductor light emitting device, uniform light emission is possible over the entire light emitting surface.
発光素子110は、サファイア基板、シリコン基板等の透光性基板の上に窒化ガリウムを主成分としたn型半導体層及びp型半導体層が積層された構造を有し、それぞれの半導体層に形成されたnパッド電極115及びpパッド電極117はバンプを介して、台座101に設けられたリード電極102と電気的に接続されている。発光素子とリード電極102とを電気的に接続している部分以外の隙間部分は、空気が残存しないように、またpパッド電極115とnパッド電極117との短絡を防止するために、蛍光含有樹脂120が挿入されている。パッド電極115、117とリード電極102との接合は、はんだ、金バンプを導電パターンとパッド電極との間に超音波接合したもの、金、銀、パラジウム、ロジウム等の導電性ペースト、異方性導電ペースト等を用いることができる。
(台座101)
The light-emitting
(Pedestal 101)
台座101は、発光素子110を載置して、これと電気的に接続される。台座101には、所定の形状を有するリード電極102が形成されている。リード電極102は連接された、発光素子110と電気的に接続する部位と、外部電極と電気的に接続する部位とを有している。腐食を防止する観点からは、これらの両部位のみが台座101上で露出していることが好ましいが、光の反射効率を向上させるために両部位以外の部分が露出していてもよい。台座101は、発光素子110と電気的に接続する部位において、発光素子110のnパッド電極115及びpパッド電極117と対向する位置にリード電極102を設けている。一方、外部電極と電気的に接続する部位は、ワイヤを用いてワイヤボンディングにより接続される。これにより、発光素子110は、リード電極102を介して、外部電極と電気的に接続される。台座101は、ガラスエポキシ積層基板、液晶ポリマー基板、ポリイミド樹脂基板、セラミック基板等で形成される。
The
リード電極102は、所定の導電パターンを有することもできる。導電パターンには、銅、リン青銅、鉄、ニッケル等の電気良導体を用いることができる。さらに、導電パターンの表面に銀、金、パラジウム、ロジウム等の貴金属メッキを施すこともできる。また、発光素子110とリード電極102とを電気的に接続する手段としては、バンプ103を介する手段等が利用できる。
The
なお図示しないが、発光素子は台座に直接実装するのでなく、サブマウント基板に実装し、このサブマウント基板を介して台座に実装することもできる。また、台座をサブマウント基板とすることもできる。台座をサブマウント基板とした場合、蛍光含有樹脂で被覆されていないリード電極を外部端子として利用できる。あるいは、台座自体を実装基板としてもよい。さらに、発光素子はフェイスダウンの構造の他、フェイスアップの構造を採ることもできる。さらにまた、台座のリード電極と発光素子とはワイヤボンディングで電気的に接続することもできる。
(蛍光含有樹脂)
Although not shown, the light emitting element can be mounted on the submount substrate instead of being directly mounted on the pedestal, and can be mounted on the pedestal via the submount substrate. Further, the pedestal can be a submount substrate. When the pedestal is a submount substrate, a lead electrode not covered with a fluorescent-containing resin can be used as an external terminal. Alternatively, the pedestal itself may be a mounting substrate. Furthermore, the light emitting element can adopt a face-up structure in addition to a face-down structure. Furthermore, the lead electrode of the base and the light emitting element can be electrically connected by wire bonding.
(Fluorescent resin)
蛍光含有樹脂120は、波長変換部材として蛍光物質140を混入した波長変換層を構成する。なお硬化前の熱硬化性樹脂は請求項における硬化性組成物に相当する。蛍光物質140は、蛍光含有樹脂120中にほぼ均一の割合で混合されていることが好ましい。ただ、蛍光物質が部分的に偏在するように配合することもできる。例えば、蛍光含有樹脂120の外面側に蛍光物質140が多く含まれるよう偏在させ、発光素子110と蛍光含有樹脂120との接触面から離間させることにより、発光素子110で発生した熱が蛍光物質140に伝達し難くして蛍光物質140の劣化を抑制できる。蛍光含有樹脂120は、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物等を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることもできる。また蛍光含有樹脂120中には、顔料、拡散剤等を混入することもできる。
The fluorescence-containing
蛍光含有樹脂120は、硬化後でも軟質であることが好ましい。硬化前は、発光素子110の周囲に蛍光含有樹脂120を行き渡らせ、かつ、発光素子110とリード電極102とを電気的に接続する部分以外の隙間部分へ蛍光含有樹脂120を浸入させるため、粘度の低い液状のものが好ましい。従来のスクリーン印刷による樹脂の塗布方法では、ある程度の粘性を利用した保形性が要求されるため粘度の高い樹脂を使用する必要があり、このため流動性が低く発光素子と台座との隙間に入り込み難くなり空隙が生じたり、また粘度が高いと樹脂に気泡が混入し易くなって、封止の際に空気層が形成されることがあり、これによって界面での光損失や色ムラを生じさせ、また発光素子の発熱によって空気層が熱膨張して破断の原因となるといった問題があった。これを防止して粘度の低い樹脂を隙間に浸入させるためには脱泡機等を使用して気泡を排除しなければならず、工程数やコストがかかっていた。これに対して本実施の形態では型成形を行うため、粘度が低い樹脂を使用しても確実に所望の形状に成形できる。また発光素子110と台座101との隙間に樹脂を充填するアンダーフィル工程において、脱泡せずに確実に樹脂を浸入させることができ空気層の生成を阻止できる。
The fluorescent-containing
蛍光含有樹脂120は、接着性を有していることが好ましい。蛍光含有樹脂120に接着性を持たせることにより、発光素子110と台座101との固着性を高めることができる。接着性は、常温で接着性を示すものだけでなく、蛍光含有樹脂120に所定の熱と圧力を加えることにより接着するものも含む。また蛍光含有樹脂120は、固着強度を高めるために温度や圧力を加えたり乾燥させたりすることもできる。
It is preferable that the fluorescent-containing
蛍光含有樹脂120の膜厚は、成形型130と発光素子110との隙間により決定される。成形型130の成形面は、蛍光含有樹脂120で被覆する発光素子110の大きさ及び形状に応じて成形される。好ましくは、蛍光含有樹脂120の膜厚は10μm〜150μm程度、より好ましくは25μm〜100μm程度、さらに好ましくは75μm程度とする。型成形によって、所望の厚さの蛍光含有樹脂120を均一に形成することが容易となる。特に成形型130の精度は比較的高いため、より正確な膜厚制御が実現できる。発光素子110の上面及び側面を所定の厚さとすることにより、指向特性を優れたものとすることができる。ただし、膜厚は特に限定されず、非常に薄い膜厚のものや厚い膜厚のものも使用することができる。
The film thickness of the
また蛍光含有樹脂120は熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。加熱温度は蛍光含有樹脂120の硬化温度により適宜変更するが、70℃以上130℃以下であることが好ましい。発光素子110の耐用温度以下で蛍光含有樹脂120を硬化することを要するからである。
(成形型130)
Moreover, it is preferable to use a thermosetting resin for the fluorescence-containing
(Mold 130)
蛍光含有樹脂120は、未硬化の状態で成形型130を被せることにより成形される。成形型130は、熱可塑性樹脂で構成される。これにより、加熱により熱硬化性樹脂である蛍光含有樹脂120を硬化させる一方で成形型130を溶融させ、波長変換層を形成できる。また成形型130の熱可塑性樹脂は蛍光含有樹脂と離型性を有する樹脂とすることで、成形型130を除去する際に蛍光含有樹脂が剥離されることを回避し、製造上の歩留まりを向上させ発光装置の信頼性も改善される。熱可塑性樹脂は、例えばアクリル酸系やメタクリル酸系の樹脂が利用できる。また成形型130は、注型法、押出成形法、プレス加工法等により所定の形状に成形することができる。
The fluorescent-containing
成形型130は、発光素子と対向する内面に成形面を成形している。成形面は、蛍光含有樹脂の成形厚さ分に相当する凹状に成形している。この凹状の縦横の大きさは、発光素子110の縦横よりも大きくする。また凹状の内側高さは、台座101上に実装された発光素子110の上面までの高さよりも高くする。この発光素子110の上面と凹状成形面内側との間の距離と、発光素子110の縦横と凹状成形面の内側の縦横との距離を、ほぼ等しい距離とすることで、発光素子110の上下周囲に均一な蛍光含有樹脂120を形成できる。発光素子110の発光を波長変換する波長変換部材を含有した波長変換層をムラなく均一に形成すれば、蛍光含有樹脂120に含有されて凹状成形面と発光素子110との間に位置する蛍光物質140で、発光素子110の上面及び側面から放出される光が均等に波長変換されあるいは透過する距離を一定とでき、波長変換された光や発光素子からの発光色との混色が色ムラなく放出され、混色性や配向特性に優れた高品質な発光を実現できる。ただ、発光素子110の上面と成形面の内側との間の距離と、発光素子110の縦横と成形面の内側の縦横との距離を変化させることもできる。発光素子110の上面からの光量と側面からの光量に応じて蛍光物質140の量を変更させることで、光量を調整できる。またカップ形状を持つ成形型130のほぼ中央に発光素子110を配置することで、蛍光含有樹脂120の膜厚を縦横均一にすることができる。
The molding die 130 has a molding surface formed on the inner surface facing the light emitting element. The molding surface is molded into a concave shape corresponding to the molding thickness of the fluorescent-containing resin. The concave vertical and horizontal sizes are made larger than the vertical and horizontal dimensions of the
また成形型130は、厚さがほぼ均一な凹状のみならず、ドーム型やレンズ形状といった曲面を構成することもできる。ドーム型、レンズ形状とすることにより製造後の発光装置において集光性を向上させることができる。例えば蛍光含有樹脂120の上面がレンズ状に形成されるように成形面を曲面とすることもでき、これにより発光装置からの光の集光性を高めて光の取り出し効率を向上できる。特に、従来のスクリーン印刷による方法ではスキージ等でレベリングするために平坦面に成形され、曲面を成形することは困難であったが、型成形による方法ではどのような形状にでも成形できるので、レンズ形状のみならず所望の形状に蛍光含有樹脂120を成形できるという優れた特長が実現される。しかもこの方法では、通常の型成形のように樹脂硬化後に型抜きする必要がなく、成形型130を溶融させることで脱型できるため、型抜きを考慮した成形面に限定されることなく自由度の高い樹脂成形が実現できる。
(蛍光物質)
In addition, the
(Fluorescent substance)
蛍光物質140は、発光素子110からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換する波長変換部材である。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又はCe等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これらに限定されない。
The
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、M2Si5N8:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)等がある。また、M2Si5N8:Euの他、MSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)等もある。一方、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、MSi2O2N2:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)等がある。 A nitride phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Eu or Ce is M 2 Si 5 N 8 : Eu (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn). There is.) In addition to M 2 Si 5 N 8 : Eu, MSi 7 N 10 : Eu, M 1.8 Si 5 O 0.2 N 8 : Eu, M 0.9 Si 7 O 0.1 N 10 : Eu ( M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, and Zn. On the other hand, an oxynitride phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Eu or Ce is MSi 2 O 2 N 2 : Eu (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, and Zn). More than seeds).
またEu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、M5(PO4)3X:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)等がある。 In addition, alkaline earth halogen apatite phosphors mainly activated by lanthanoid-based elements such as Eu and transition metal-based elements such as Mn include M 5 (PO 4 ) 3 X: R (M is Sr, Ca, Ba). X is at least one selected from F, Cl, Br and I. R is any one of Eu, Mn, Eu and Mn. Etc.)
さらにアルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、M2B5O9X:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)等がある。 Further, the alkaline earth metal borate phosphor has M 2 B 5 O 9 X: R (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn. X is F, And at least one selected from Cl, Br, and I. R is Eu, Mn, or any one of Eu and Mn.).
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R(Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)等がある。 Alkaline earth metal aluminate phosphors include SrAl 2 O 4 : R, Sr 4 Al 14 O 25 : R, CaAl 2 O 4 : R, BaMg 2 Al 16 O 27 : R, BaMg 2 Al 16 O 12 : R, BaMgAl 10 O 17 : R (R is Eu, Mn, or any one of Eu and Mn).
またアルカリ土類硫化物蛍光体には、La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu等がある。 Examples of alkaline earth sulfide phosphors include La 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, and Gd 2 O 2 S: Eu.
Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12の組成式で表されるYAG系蛍光体等がある。 Examples of rare earth aluminate phosphors mainly activated with lanthanoid elements such as Ce include Y 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 There are YAG phosphors represented by the composition formula of (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 .
その他の蛍光体には、ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。)等がある。 Other phosphors include ZnS: Eu, Zn 2 GeO 4 : Mn, MGa 2 S 4 : Eu (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn. X is And at least one selected from F, Cl, Br, and I.).
上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又はEuに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。 The phosphor described above contains at least one selected from Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti instead of Eu or in addition to Eu as desired. You can also.
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。 Moreover, it is fluorescent substance other than the said fluorescent substance, Comprising: The fluorescent substance which has the same performance and effect can also be used.
これらの蛍光物質は、発光素子110の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができる他、これらの中間色である黄緑色、青緑色、橙色等に発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
These fluorescent materials can use phosphors having emission spectra in yellow, red, green, and blue by the excitation light of the
例えば、青色に発光するGaN系化合物半導体を用いて、Y3Al5O12:Ce若しくは(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ceの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子110からの光と、蛍光物質140からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
For example, using a GaN-based compound semiconductor that emits blue light, a Y 3 Al 5 O 12 : Ce or (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce fluorescent material is irradiated to convert the wavelength. Do. A light-emitting device that emits white light with a mixed color of light from the light-emitting
あるいは、緑色から黄色に発光するCaSi2O2N2:Eu、又はSrSi2O2N2:Euと、蛍光体である青色に発光する(Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu、赤色に発光する(Ca,Sr)2Si5N8:Euと、からなる蛍光物質140を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第1の蛍光体及び第2の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
Alternatively, CaSi 2 O 2 N 2 : Eu, which emits light from green to yellow, or SrSi 2 O 2 N 2 : Eu, and (Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, which emits blue light as a phosphor. By using the
蛍光物質140の粒径は、1μm〜20μmの範囲が好ましく、より好ましくは2μm〜8μm、特に5μm〜8μmの範囲が好ましい。2μmより小さい粒径を有する蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。一方、5μm〜8μmの粒径範囲の蛍光体は、光の吸収率及び変換効率が高い。このように、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を含有させることにより、発光装置の量産性が向上する。
The particle size of the
ここで粒径は、空気透過法で得られる平均粒径を指す。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、1cm3分の試料を計り取り、専用の管状容器にパッキングした後、一定圧力の乾燥空気を流し、差圧から比表面積を読みとり、平均粒径に換算した値である。本発明で用いられる蛍光体の平均粒径は2μm〜8μmの範囲であることが好ましく、さらに、この平均粒径値を有する蛍光体が、頻度高く含有されていることが好ましい。また、粒度分布も狭い範囲に分布していることが好ましく、特に粒径2μm以下の微粒子が少ないと好ましい。このように粒径及び粒度分布のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され、良好な色調を有する発光装置が得られる。
(拡散剤)
Here, the particle size refers to the average particle size obtained by the air permeation method. Specifically, in an environment with an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%, a sample of 1 cm 3 is weighed and packed in a special tubular container, and then a constant pressure of dry air is flowed to read the specific surface area from the differential pressure. It is a value converted into an average particle diameter. The average particle size of the phosphor used in the present invention is preferably in the range of 2 μm to 8 μm, and it is preferable that the phosphor having this average particle size value is contained frequently. Further, the particle size distribution is preferably distributed in a narrow range, and it is particularly preferable that the number of fine particles having a particle size of 2 μm or less is small. In this way, by using a phosphor having a small variation in particle size and particle size distribution, color unevenness is further suppressed and a light emitting device having a good color tone can be obtained.
(Diffusion agent)
さらに、蛍光含有樹脂120、成形型130中に蛍光物質140の他に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。
Further, in addition to the
ここで本明細書において拡散剤とは、中心粒径が1nm以上5μm未満のものをいう。1μm以上5μm未満の拡散剤は、発光素子110及び蛍光物質140からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることによって生じやすい色ムラを抑制することができるので、好適に使用できる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置が得られる。一方、1nm以上1μm未満の拡散剤は、発光素子110からの光波長に対する干渉効果が低い反面、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。
(フィラー)
Here, in this specification, the diffusing agent refers to those having a center particle diameter of 1 nm or more and less than 5 μm. A diffusing agent having a size of 1 μm or more and less than 5 μm can be suitably used because it can diffuse irregularly the light from the
(Filler)
さらに、蛍光含有樹脂120、成形型130中に、蛍光物質の他にフィラーを含有させても良い。具体的な材料としては、拡散剤と同様のものが使用できる。ただ、拡散剤とフィラーとは中心粒径が異なり、本明細書においてはフィラーの中心粒径は5μm以上100μm以下とすることが好ましい。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより、高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤーの断線や発光素子底面とパッケージの凹部底面と剥離等を防止可能な信頼性の高い発光装置とできる。さらには樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり、所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
(発光素子110の台座への実装)
Furthermore, the fluorescent-containing
(Mounting the
次に、図4〜図8に基づいて、本発明の実施例1に係る発光装置100の製造工程を説明する。まず、図4に示すように、フリップチップ型の発光素子110を台座上に実装する。ここでは、台座のリード電極102に発光素子110をバンプを介して電気接続する。リード電極102は所定の配向パターンを有しており、台座101の上面若しくは内部に配線されている。リード電極102は発光素子110の電極113と対向するように配向パターンを形成することが好ましい。リード電極102の一端は台座101の上面若しくは下面から露出しており外部電極と電気的に接続するように形成されている。リード電極102の他端は発光素子110が載置される部分に露出している。そのリード電極102の他端にバンプ103を形成する。バンプ103は導電性があり、リード電極102や電極113よりも軟質の部材であるもの、例えばハンダ等を用いることができる。発光素子110はリード電極102の上面に超音波振動手段等を用いて実装する。これにより、発光素子110の電極113とリード電極102とはバンプ103を介して電気的に接続される。発光素子110の基板面の上面は、台座101とほぼ平行になるように配置することが好ましい。次の工程で蛍光含有樹脂120をポッティングしたときに蛍光含有樹脂120が流れ出さないようにし、また発光装置100の配向色度を所定の状態に保持するためである。
(蛍光含有樹脂の塗布)
Next, based on FIGS. 4-8, the manufacturing process of the light-emitting
(Application of fluorescent-containing resin)
次に、予め蛍光物質を均一に含有させた蛍光含有樹脂を用意し、この蛍光含有樹脂を図5に示すように発光素子の上方から供給する。蛍光含有樹脂はペースト状で、発光素子と台座との間の隙間に浸入できる粘度に調整しておく。また、隙間への蛍光含有樹脂の浸入を確実にするために、減圧あるいは真空状態で蛍光含有樹脂を充填することもできる。蛍光含有樹脂120を発光素子110の上面に載置する手段としては、ポッティング手段やスプレー噴霧手段等が利用できる。蛍光含有樹脂120を載置する量は、発光素子110と対向する台座101と成形型130とで囲まれた容積に等しい量、若しくは若干多くする。蛍光含有樹脂120には、予め蛍光物質140をほぼ均一に混合することで、発光装置100から放出される光の色むらを防止できる。また蛍光含有樹脂120には、必要に応じて蛍光物質140の他に拡散剤やフィラー等を均一に混合することもできる。また蛍光含有樹脂120が表面張力により発光素子110の上面に保持されて流出しないよう、また流出した場合でも発光素子110の周囲から広く拡散しない程度に蛍光含有樹脂120の粘度を調整しても良い。
(成形型130の被覆)
Next, a fluorescent-containing resin in which a fluorescent substance is uniformly contained in advance is prepared, and this fluorescent-containing resin is supplied from above the light emitting element as shown in FIG. The fluorescence-containing resin is in a paste form and is adjusted to have a viscosity that can enter the gap between the light emitting element and the pedestal. Further, in order to ensure the penetration of the fluorescence-containing resin into the gap, the fluorescence-containing resin can be filled in a reduced pressure or vacuum state. As means for placing the fluorescent-containing
(Coating of mold 130)
さらに図6に示すように、発光素子の周囲に蛍光含有樹脂を塗布した状態で、上方から成形型130を被せて、発光素子110の周囲に蛍光含有樹脂120を行き渡らせる。なお、サブマウントにフリップチップ実装された発光素子側を、蛍光含有樹脂が注入された成形型に対向させ、キャスティングすることにより発光素子の周囲に蛍光含有樹脂を行き渡らせることもできる。この形成方法によれば、成形型を下方にして、成形型を加熱および収縮させ、残留物は下方に落下させて除去することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the fluorescent-containing
成形型130は予め金型成形等により成形される。この際の型精度は、±2μmの公差といった高精度で作製できる。また成形型130は熱可塑性樹脂成で成形される。成形型130を蛍光含有樹脂に被せるキャッピングにおいては、図7に示すように成形型130の成形面に発光素子110が収納され、かつ成形面と発光素子110との間の間隔が一定となるように、すなわち発光素子110が形成面の中央に配置されるように位置決めされる。例えば位置決めガイドや嵌合部分によって成形型130を正確な位置に位置決めして被覆する。この例では、略直方体状の発光素子110の周囲に、均一な膜厚で蛍光含有樹脂120を塗布して、ほぼ同じ形状の直方体形状を一回り大きくしたサイズとなるように成形する。なお成形型130の背面は、特に形状を限定するものでなく、図6及び図7の例ではドーム状としているが、成形面に応じた直方体状としてもよい。蛍光含有樹脂120を載置した発光素子110の上面からゆっくりと成形型130を降下させて被せる。ゆっくりと成形型130を被せることにより蛍光含有樹脂120の飛散を防止し、また蛍光含有樹脂120の流出速度をある程度制御することもできる。また蛍光含有樹脂120と成形型130との間に気泡が残存していると光取り出し効率が低下したり色調バラツキが生じたりするため、成形型130の成形面内には空気が残存しないように被せる。図7に示すように、成形型130の下端が台座101と隙間なく合致するように成形型130は降下される。また発光素子110と台座101との隙間に外部から空気が挿入しないように逆止弁的な構造、例えば成形型130と台座101との接触部分である成形型130の裾の部分を外側に張り出しておく構造としてもよい。また上記の蛍光含有樹脂の塗布工程と成形型130の被覆工程とをほぼ同時に行ってもよい。これにより蛍光含有樹脂120を隙間部分に浸入させ、成形型130内に蛍光含有樹脂120を配置することができる。
(蛍光含有樹脂の硬化)
The
(Curing of fluorescent resin)
そして図7の状態から加熱して、熱硬化性樹脂である蛍光含有樹脂120を熱硬化させ、さらに成形型130を溶融させる。この工程は、好ましくは2段階に分けて行う。まず第1の温度で蛍光含有樹脂120を硬化させる。第1の温度およびその加熱時間は、使用する熱硬化性樹脂の種類や塗布量などに応じて、蛍光含有樹脂120が硬化できる温度及び時間とする。例えば蛍光含有樹脂をシリコーン樹脂とする場合、約100℃でおよそ1時間加熱して硬化させる。その結果、蛍光物質を含有したシリコーン樹脂層は、熱可塑性樹脂の成形精度からダイス周囲に75μmの均一な蛍光体層が形成されていることが確認された。
Then, by heating from the state shown in FIG. 7, the fluorescent-containing
蛍光含有樹脂120を硬化することにより成形型130と蛍光含有樹脂120、蛍光含有樹脂120と発光素子110、蛍光含有樹脂120と台座101等を接着することができ、これにより成形型130と台座101との剥離を防止することができ、また蛍光含有樹脂120中に含まれる蛍光物質140を均一に混合された状態で保持することもできる。ただ、成形型で発光素子を被覆した後、数秒から数時間静置しておき、蛍光物質が沈降した状態で蛍光含有樹脂を硬化することもできる。これにより蛍光含有樹脂中に蛍光物質を密にした部分を形成できるため、発光素子から直接放出される光を少なくすることができ色むらを低減することができる。なお、蛍光含有樹脂を硬化させずに使用することも可能である。
By curing the fluorescence-containing
蛍光含有樹脂120の硬化は、成形型130で被覆した台座101を所定の加熱装置に挿入して加熱する。また、成形型130で被覆した台座101をラミネートや袋状のものに封入して水等の溶液中に浸漬して成形型130等に圧力を加えながら、該溶液を加熱して蛍光含有樹脂120を硬化することもできる。なお蛍光含有樹脂で発光素子を被覆した後、加熱する前に数秒から数時間静置しておき、蛍光物質が沈降した状態で加熱して熱硬化させることもできる。これにより蛍光含有樹脂中に蛍光物質を密にした部分を形成でき、発光素子から波長変換されずに直接放出される光を少なくして色むらを低減する効果が期待できる。また本明細書において硬化とは完全に硬化させる他、ゲル状に硬化させる場合も含まれる。
(成形型130の溶融)
The
(Melting mold 130)
さらに第2の温度に昇温して、成形型130を溶融させる。第2の温度は、蛍光含有樹脂120が硬化する温度以上であることが好ましい。第2の温度及びその加熱時間も、使用する熱可塑性樹脂の種類や使用量に応じて、蛍光含有樹脂120が露出する程度まで成形型130が溶融するに十分な温度及び時間とする。例えば、成形型130をメタクリル酸樹脂とする場合、約170℃〜200℃付近まで昇温し、およそ1時間程度加熱して溶融する。これにより、メタクリル酸樹脂は融点に達すると収縮を伴いながら溶け始めた。その結果、図8に示すようにメタクリル酸樹脂の残骸130Zが蛍光含有樹脂の上面に残った。このように、蛍光含有樹脂が成形型130の成形面に従って成形されたまま、成形型130が離型される。熱収縮した成形型130の残骸130Zは、スキージによる掻き取りや吸引等により除去する。成形型130を蛍光含有樹脂120と離型性の良い樹脂とすることで、除去の際に蛍光含有樹脂120が破損したり発光素子110との界面で剥離を生じることなく、残骸を蛍光含有樹脂から容易に分離できる。
Further, the temperature is raised to the second temperature to melt the
なお蛍光含有樹脂の硬化に伴い、同時に成形型を硬化することもできる。また、成形型と台座との接触部分に接着剤を塗布しておき、蛍光含有樹脂の硬化と同時に接着剤を硬化することもできる。これにより成形型と台座との接着強度を向上させることができる。この接着剤は成形型を蛍光含有樹脂上に被せる際に塗布しておくことが好ましい。 Note that the mold can be cured simultaneously with the curing of the fluorescent resin. In addition, an adhesive can be applied to the contact portion between the mold and the pedestal, and the adhesive can be cured simultaneously with the curing of the fluorescent resin. Thereby, the adhesive strength of a shaping | molding die and a base can be improved. This adhesive is preferably applied when the mold is placed on the fluorescent-containing resin.
以上の工程を経ることにより、図1のような発光素子の周囲に均一な膜厚で蛍光含有樹脂が成形された発光装置が得られる。特に、発光素子110の上面及び側面と、発光素子110とリード電極102とが電気的に接続されている部分以外の隙間部分とに、界面のない一体的な状態で蛍光含有樹脂120を被覆することができる。これにより界面での剥離が生ぜず、光の取り出し効率も向上するために極めて効果的である。また蛍光含有樹脂120の膜厚を一定にすることで、発光素子110から放出された光はほぼ均一な膜厚を持つ蛍光含有樹脂120を透過するため、所定の発光色を再現性良く実現することができ、色調バラツキの少ない発光装置を実現できる。また台座101に実装された発光素子の実装位置が多少位置ずれした場合でも、蛍光物質が混入されている部分の膜厚が均一であるため色調バラツキを低減できる効果も期待できる。
(実施例2に係る発光装置の製造方法)
Through the above steps, a light emitting device in which the fluorescent-containing resin is molded with a uniform film thickness around the light emitting element as shown in FIG. 1 is obtained. In particular, the fluorescent-containing
(Method for Manufacturing Light-Emitting Device According to Example 2)
以上の実施例では、蛍光含有樹脂を発光素子とほぼ同様の形状を維持したまま塗布して略直方体形状としたが、これに限られず、発光素子の形状に沿った形でない任意の形状に蛍光含有樹脂を成形することもできる。本発明の実施例2に係る発光装置の製造方法として、レンズ状に蛍光含有樹脂を成形する例について、図9〜図10に基づいて説明する。まず、上記実施例1の図4〜図5と同様に、発光素子210を台座201上に実装して、上面に蛍光含有樹脂220を滴下する。そして、図9に示すように成形面を曲面にした成形型230を蛍光含有樹脂220の上から被せる。この成形型230は、成形面をR面として、蛍光含有樹脂220をレンズ状に成形する。R面の開口内径や曲率半径は、使用する発光素子210及び発光素子210に形成するレンズ面のサイズ等に応じて設計される。図9の例では、発光素子210及び成形型230の外形は図6等の例と同じとし、成形面のみ平面で形成された凹状から曲面の凹状に変更している。曲面凹状は、成形型230を成形する金型を変更することで容易に対応できる。このように、成形面を曲面形状とできることは、従来のスキージ等を利用したスクリーン印刷では困難であったため、大きな利点となる。特に蛍光含有樹脂220をレンズ状に形成することで側方に向かう光を集光して指向性を高めることができ、発光装置200として好適である。このようにして成形型230を蛍光含有樹脂220に被せた状態で、上記実施例1と同様に二段階で加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させ収縮させて除去し、図10に示すような発光装置200を得ることができる。
In the above-described embodiments, the fluorescent-containing resin is applied while maintaining a shape substantially the same as that of the light-emitting element to form a substantially rectangular parallelepiped shape. The containing resin can also be molded. As a method for manufacturing a light emitting device according to Example 2 of the present invention, an example in which a fluorescent-containing resin is molded into a lens shape will be described with reference to FIGS. First, as in FIGS. 4 to 5 of the first embodiment, the
また、以上の構成では蛍光含有樹脂を一層のみ発光素子に被覆しているが、樹脂層を多層構成とすることもできる。この際、各樹脂層に蛍光物質を含有させる際に、各樹脂層中に混入させる蛍光物質は、同一のものとする他、異なるものとすることもできる。例えば、第1の樹脂中に混入する蛍光物質を、第2の樹脂中に混入する蛍光物質よりも長波長側に発光ピーク波長を有するタイプとすることにより、第1の樹脂中の蛍光物質で波長変換された光を第2の樹脂中の蛍光物質で波長変換されることなく外部に放出させ、発光装置の波長変換効率を向上させることができる。あるいは、多層構成の樹脂層の内、発光素子と接触する樹脂層等、特定の層にのみ蛍光物質を含有させた波長変換層とし、他の層は蛍光物質を含有しない透光性の樹脂層として、フィラーや拡散剤を混入してもよい。 Further, in the above configuration, only one layer of the fluorescent-containing resin is coated on the light-emitting element, but the resin layer may have a multilayer configuration. At this time, when the fluorescent material is contained in each resin layer, the fluorescent material mixed in each resin layer may be the same or different. For example, by making the fluorescent material mixed in the first resin into a type having an emission peak wavelength on the longer wavelength side than the fluorescent material mixed in the second resin, the fluorescent material in the first resin The wavelength-converted light can be emitted to the outside without being wavelength-converted by the fluorescent material in the second resin, and the wavelength conversion efficiency of the light-emitting device can be improved. Alternatively, a wavelength conversion layer in which a fluorescent material is contained only in a specific layer, such as a resin layer in contact with a light-emitting element, in a multilayer resin layer, and the other layers are light-transmitting resin layers that do not contain a fluorescent material As an alternative, a filler or a diffusing agent may be mixed.
本発明の発光装置の製造方法は、照明用光源、LEDデイスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。 Producing how the light-emitting device of the present invention, the illumination light source, LED Deisupurei, backlight source, traffic signal, can be suitably used in the illuminated switch, various sensors and various indicators, and the like.
100、200、300、400…発光装置
101、201…台座
102…リード電極;103…バンプ
110、210、310、410…発光素子
111、411…基板
112…半導体層;113…電極
114…n型半導体層;115…nパッド電極
116…p型半導体層;117…pパッド電極
120、220…蛍光含有樹脂
130、230…成形型;130Z…残骸
140…蛍光物質
311…キャビティ;312…被膜;313…樹脂;314…細管
315…リード電極;316…蛍光物質;412…被膜;413…樹脂
414…ヘラ;415…リード電極;416…メタルマスク;417…蛍光物質
100, 200, 300, 400 ... light emitting
Claims (8)
リード電極を有する台座上に発光素子を実装して、リード電極と前記発光素子とを電気的に接続するステップと、
蛍光物質を含有する熱硬化性樹脂からなる硬化性組成物を前記発光素子の上面から周囲にかけて供給するステップと、
供給された前記硬化性組成物上に熱可塑性樹脂からなる成形型を被せ、その成形型の荷重により前記発光素子を前記硬化性組成物で均一に被覆させるステップと、
前記成形型を構成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱するステップと、
加熱により変形した成形型を前記発光素子から除去するステップと、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a light emitting device comprising: a light emitting element; and a fluorescent material that converts a part of light emitted from the light emitting element to a different wavelength,
Mounting a light emitting element on a pedestal having a lead electrode, and electrically connecting the lead electrode and the light emitting element;
Supplying a curable composition comprising a thermosetting resin containing a fluorescent material from the top surface to the periphery of the light emitting device;
Covering the supplied curable composition with a mold made of a thermoplastic resin, and uniformly coating the light emitting element with the curable composition by the load of the mold;
Heating at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin constituting the mold;
Removing the mold deformed by heating from the light emitting element;
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising:
前記加熱するステップが、前記硬化性組成物を硬化させる第1の温度で加熱するステップと、その後前記成形型を溶融させる第2の温度で加熱されるステップの二段階で行われることを特徴とする発光装置の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device according to claim 1,
The heating step is performed in two stages, a step of heating at a first temperature for curing the curable composition and a step of heating at a second temperature for melting the mold. A method for manufacturing a light emitting device.
前記硬化性組成物は、前記発光素子と前記台座との間で前記リード電極が接続される間隙部分に含浸する粘度に調整されてなることを特徴とする発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a light emitting device according to claim 1 or 2,
The method for producing a light-emitting device, wherein the curable composition is adjusted to have a viscosity that impregnates a gap portion where the lead electrode is connected between the light-emitting element and the pedestal.
前記成形型の、発光素子と対向する成形面を、前記硬化性組成物の成形厚さ分に相当する凹状に成形してなることを特徴とする発光装置の製造方法。 The light-emitting device according to claim 1,
A method of manufacturing a light emitting device, wherein a molding surface of the molding die facing a light emitting element is molded into a concave shape corresponding to a molding thickness of the curable composition.
前記成形型の、発光素子と対向する成形面を曲面状に成形してなることを特徴とする発光装置の製造方法。 The light-emitting device according to claim 1,
A method of manufacturing a light emitting device, wherein a molding surface of the molding die facing a light emitting element is molded into a curved surface.
前記成形型を構成する熱可塑性樹脂が、前記硬化性組成物と離型性を有する樹脂であることを特徴とする発光装置の製造方法。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 5,
A method for manufacturing a light-emitting device, wherein the thermoplastic resin constituting the mold is a resin having releasability from the curable composition.
前記成形型を構成する熱可塑性樹脂がアクリルもしくはメタクリル酸系の樹脂であることを特徴とする発光装置の製造方法。 The light-emitting device according to claim 1,
A method for manufacturing a light-emitting device, wherein the thermoplastic resin constituting the mold is an acrylic or methacrylic acid resin.
前記硬化性組成物が、シリコーン樹脂であることを特徴とする発光装置の製造方法。 The light-emitting device according to claim 1,
The method for producing a light-emitting device, wherein the curable composition is a silicone resin.
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